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Secagem e reorganização
Os nanocristais de celulose - nanomateriais
de base biológica derivados de recursos
naturais, como a celulose vegetal - são valiosos
para uso em tratamento de água, embalagens,
engenharia de tecidos, eletrônicos, revestimentos
antibacterianos e muito mais. Embora
os materiais forneçam uma alternativa sustentável
aos materiais não de base biológica,
transportá-los em líquidos tributa as infraestruturas
industriais e leva a impactos ambientais.
Uma equipe de pesquisadores de engenharia
química de Penn State, nos EUA (Estados
Unidos da América), estudou os mecanismos
de secagem dos nanocristais e propôs
a nanotecnologia para tornar os nanocristais
altamente redispersíveis em meios aquosos,
mantendo sua funcionalidade total, para
torná-los mais fáceis de armazenar e transportar.
Eles publicaram seus resultados na revista
Biomacromolecules.
Breanna Huntington, estudante de doutorado
em engenharia química e coautora
do projeto disse que o objetivo do projeto
foi analisar como poderia pegar nanocristais
irregulares, secá-los em fornos e redispersá-los
em soluções contendo diferentes íons. “Em
seguida, comparamos sua funcionalidade com
nanocristais de celulose convencionais e não
irregulares”, explicou Breanna.
Os nanocristais têm cadeias de celulose
carregadas negativamente em suas extremidades,
conhecidas como cabelos. Quando
reidratados, os fios se repelem e se separam,
dispersando-se novamente através de um
líquido, como resultado da repulsão eletrostérica
– um termo que significa acionado
por carga, ou eletrostático, e dependente de
volume livre, ou estérico.
Amir Sheikhi, professor assistente de engenharia
química e biomédica da Penn State,
comentou que as extremidades irregulares dos
nanocristais são nanoengenheiradas para serem
carregadas negativamente e se repelirem
quando colocadas em meio aquoso. “Para
ter função máxima, os nanocristais devem ser
partículas individuais separadas, não encadeadas
como quando estão secas”, alertou Amir.
Drying and
reorganization
Cellulose nanocrystals - bio-based nanomaterials derived
from natural resources such as plant cellulose - are valuable for
water treatment, packaging, skin tissue engineering, electronics,
antibacterial coverings, and much more. Although the materials
provide a sustainable alternative to non-bio-based materials,
transporting them in liquids taxes the industry infrastructure
leading to environmental impacts.
A chemical engineering team from Penn State in the United
States studied the drying mechanisms of nanocrystals and
proposed nanotechnology to make nanocrystals remixed in an
aqueous media, maintaining their full functionality and leading
to their being easier to store and transport. They published their
findings in the journal Biomacromolecules.
Breanna Huntington, a Ph.D. student in chemical engineering
and co-author of the project, says the project’s goal was
to analyze how it could get irregular nanocrystals, dry them in
kilns, and remix them with solutions containing different ions.
“We then compared their functionality with conventional, nonirregular
cellulose nanocrystals,” she explains.
Nanocrystals have negatively charged cellulose chains at
their ends, known as hair. When rehydrated, the hairs repel and
split, dispersing again through a liquid due to electrostatic repulsion
– a term that means charge-driven (or electrostatic) and
volume-dependent or germ-free.
Amir Sheikhi, Assistant Professor of Chemical and Biomedical
Engineering at Penn State, says that the irregular ends of nanocrystals
are nanoengineered to be negatively charged and repel
each other when placed in an aqueous medium. “The nanocrystals
must be separate individual particles to have the maximum
function, not chained as when they are dry,” states Sheikhi.
Foto: divulgação